DE3236071A1 - Vorrichtung zur paralleleinspeisung in ein wechsel- oder drehstromnetz - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Parallel einspeisung in ein Wechsel- oder
• Drehstromnetz (beansprucht wird die Priorität der deutschen Patentanmeldung P 32 25 834.8 vom 9.7.1982) Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Paralleleinspeisung in ein Wechsel- oder Drehstromnetz mittels eines Stellgliedes, dessen Ausgangsspannung oder -strom in Amplitude und Frequenz unabhängig gestellt werden kann.
• Als Stellglied kann eine generatorisch arbeitende Synchronmaschine dienen, deren Ständerwicklung beim Anfahren über einen Synchronisierschalter von dem zu speisenden Netz getrennt ist und deren Läuferwelle von außen angetrieben wird. Äls Antrieb kann z.B. eine Dampf turbine oder ein Dieselmotor dienen, wobei durch Drosselung der Dampf- bzw. Brennstoffzufuhr die Drehzahl des Antriebes und somit die Frequenz der Synchronmaschine gestellt werden kann. Über eine Steuerung des Erregerstromes, z.B.
• mittels eines von einer externen Gleichstromquelle gespeisten Gleichstromstellers, kann auch die Ausgangsamplitude der Synchronmaschine gesteuert oder geregelt werden. Der Synchronisierschalter wird geschlossen, sobald die Ausgangs spannung der Synchronmaschine sowohl hinsichtlich Frequenz und Phase wie auch hinsichtlich der Amplitude mit der Netzspannung übereinstimmt. Nach Schließen des Schalters läuft die Synchronmaschine selbsttätig synchron mit dem Netz.
• Ähnliche Synchronisiervorgänge sind auch nötig, wenn aus einer elektrischen EnertieqWellB mit annähernd konstantem Ausgangsstrom oder annäherend konstanter Ausgangsspannung in ein Wechsel- oder Drehstromnetz eingespeist werden soll. Z.B. kann als Energiequelle ein Solargenerator, eine Brennstoffzelle oder auch die Batterie eines Aggregates zur unterbrechungsfreien Stromversorgung verwendet werden. Über Wechselrichter, insbesondere Pulswechselrichter, kann der Gleichstrom bzw. die Gleichspannung in eine entsprechende Wechsel- bzw. Drehgröße umgeformt und nach Schließen des Synchronisierschalters in das Netz eingespeist werden. Im Unterschied zur Synchronmaschine ist jedoch ein Synchronlauf von Wechselrichter und Netz nach Schließen des Synchronisierschalters nicht von selbst gewährleistet.
• Ähnliche Anlagen werden nicht nur dazu verwendet, um in ein Netz einzuspeisen, sie werden vielmehr häufig auch eingesetzt, um abgelegene, nicht an eine öffentliche Stromversorgung angeschlossene Verbraucher (sog. "Inselnetze") zu speisen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es unter Verwendung von einfachen und weitgehend standardisierten Bauelementen gestattet, das Stellglied synchron und ohne Ausgleichsvorgänge parallel zum Netz zu schalten. In weiterer Ausgestaltung dieser Vorrichtung ist es möglich, das Stellglied im Netzparallelbetrieb synchron mit dem Netz zu halten. Darüber hinaus kann der Wirkleistungsaustausch und der Grundschwingungsblindleistungsaustausch zwischen Stellglied und Netz unabhängig voneinander eingestellt und geregelt werden. Insbesondere wird dadurch eine universelle Steuereinrichtung geschaffen, die sowohl auf einen fremdangetriebenen Synchrongenerator wie auf eine von einer Gleichstromquelle oder Gleichspannungsquelle gespeisten Wechselrichter angewendet werden kann, um damit wahlweise in ein vorhandenes Netz, dessen Spannung und Frequenz entsprechend den jeweiligen Bedingungen vorgegeben ist, oder ein Inselnetz einzuspeisen, das mit konstanter Spannung und konstanter Frequenz versorgt werden soll.
• Dies wird gemäß der Erfindung erreicht durch eine Vorrichtung der im Anspruch 1 angegebenen Art. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Anhand von 4 Ausführunqsbeispielen und 6 Figuren ist die Erfindung näher erläutert.
• Fig. 1 zeigt den Leistungsteil einer entsprechenden Vorrichtung zur wahlweisen Einschaltung in ein vorhandenes Netz (Netzbetrieb) oder einen Verbraucher (Inselbetrieb).
• Die Figuren 2 und 3 zeigen zwei AuS£thrungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie zur Netzsynchronisierung verwendet werden. Gemäß Fig. 4 ist die Ausführungsform nach Fig 3 so etgänzt, daß Suth nabh Aufschaltung auf das Netz ein synchroner Betrieb aufrecht erhalten wird, wobei Blindstrom und. Wirkstrom getrennt geregelt werden können. Die Weiterbildung nach rig. 5 betrifft eine Regelung der Wirkleistung und der Blindleistung.
• Fig. 6 zeigt diejenigen Bauteile der Fig. 5, die bei einer Einspeisung in einen isolierten Verbraucher (Inselbetrieb) benötigt werden.
• Bei dem in Fig. 1 dargestellten Anwendungsfall besteht das Stellglied aus einem von einer Gleichstromquelle oder Gleichspannungsquelle, z.B. einer Batterie 1 oder einem Solargenerator, gespeisten Wechselridhter 2, dessen nicht gezeigte Steuerung Stelleingänge 3 und 4 für die Amplitude und die Frequenz der Ausgangsgröße, im dargestellten Fall den Betrag luf und die Frequenz M der Ausgangsspannung, enthält, Insbesondere handelsibliche Pulswechselrichter haben derartige 8telleingange zur Betrag und Frequenz. Es sind auch Wechselrichter bekannt, die darüber hinaus einen dritten Stelleingang besitzen, über den die Phase der Ausgangsgröße gegenüber einer durch Betrag und Frequenz festgelegten Bezugskurve gestellt werden kann; auch derartige Wechselrichter können gemäß der Erfindung eingesetzt werden, wobei der Phasenstelleingang nicht unbedingt benötigt wird und z.B. auf den Wert Null gelegt werden kann.
• Dem Ausgang des Wechselrichters ist ein Filter nachgeordnet, das im gegebenen Fall über den Wechselrichtertransformator 5 mit dem Wechselrichter verbunden ist und wenigstens eine Längsdrossel 6 sowie im Querzweig eine Querdrossel 7 und einen Kondensator 8 enthält. Die Elemente 7 und 8 sind hier als Saugkreise auf die 5. Oberschwingung der Netzfrequenz abgestimmt, wobei noch weitere Saugkreise (7', 8' und 7'', 8'') für die 7. und 18. Oberschwingung vorgesehen sind. Ferner ist an dieser Ausgangsseite des Wechselrichters 2 ein Meßwandler 9 für die Wechselrichter-Ausgangsspannung Uw und ein Meßwandler 10 für den Wechselrichter-Ausgangsstrom Iw vorgesehen.
• Mit 11 ist das zu speisende Netz, z.B. ein Mittelspannungs-Drehstromnetz, bezeichnet, das über einen Netztransformator 12 und einen Netzschalter 13 an den Wechselrichterschalter 14 angeschlossen ist. Der Wechselrichterschalter 14 trennt die Wechselrichterseite 1 bis 10 der Anlage von der Netzseite 11 bis 13. Ein netzseitiger Meßwandler 15 erfaßt die Netzspannung Un.
• Mit 16 ist ferner symbolisch eine Last dargestellt, die über einen Lastschalter 17 ebenfalls an den Wechselrichterschalter 14 angeschlossen ist. Die Schalter 13 und 17 ermöglichen somit die Wahl zwischen Netzbetrieb und Inselbetrieb. Für den Netzbetrieb kann als Synchronisierschalter entweder der Schalter 13 oder der Schalter 14 dienen.
• Die Erfindung sieht nun folgendes vor: a) Aus den Meßwerten der Ausgangsspannung Uw des Stellgliedes und der Netzspannung tin bestimmt je eine Transformationsschaltung Betrag und Richtung des jeweiligen Spannungsvektors.
• b) Der Betrag des Ausgangsspannungsvektors wird als Istwert zusammen mit einem aus dem Betrag des Netzspannungsvektors gebildeten Sollwert einem Betragsregler aufgeschaltet.
• c) Ein den ersten Transformationsschaltungen nachgeschaltetes Winkeldifferenzglied bildet eine dem Winkel zwischen den Spannungsvektoren entsprechende Winkelgröße, die zusammen mit dem Sollwert Null einem Phasenregler aufgeschaltet ist.
• d) Die Austangsgr8ße des Betragsreglers wird dem Amplitudenstelleingang und die Ausgangsgröße des Phasenreglers dem Frequenzstelleingang des Stellgliedes aufgeschaltet.
• Eine entsprechende Vorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt.
• Mit 20 ist der in Fig. 1 dargestellte Leistungsteil angedeutet. Die dem Meßwandler 15 für die Netzspannung zugeordnete Transformationsschaltung enthält einen Koordinatenwandler 21, der die orthogonalen Komponenten Un = |Un|.cos (#t+αn) und Un =|Un|sin (# t+αn) des Netzspannungsvektors Un in einem raumfesten, durch orthogonale Koordinatenachsen α,ß festgelegtenKoordinatensystem ermittelt. In der Regel stellen die an den Phasen R, S, T des Netzes anliegenden Phasenspannungen Ur, Us, Ut ein symmetrisches System dar, d.h. die Phasenspannungen sind gemäß Ur = JUnjcos C Ot+;fn), ü = lunl cos(#t+αn - 1200), Ut = lUnicos ( Xt n - 2400) durch die Amplitude JUnI und einen Phasenwinkel in bestimmt.
• Der entsprechende Koordinatenwandler 21 berechnet aus wenigstens zwei dieser drei Größen die entsprechenden orthogonalen Komponenten des Spannungsvektors Un: (Un)α = Ur, (Un)p = (Ur+ 2 Un enthält die gesamte Information über die Phasenspannungen, da die Phasenspannungen ihrerseits jeweils proportional den Projektionen dieses Spannungsvektors auf drei um 1200 gegeneinander versetzte raumfeste Bezugsachsen sind. Handelt es sich bei dem Netz um ein Wechselspannungsnetz, das nur durch eine Bezugsgröße jUni cos (Zu t+d n) gegeben ist, so kann ein entsprechender Koordinatenwandler so ausgebildet sein, daß er durch eine Phasenverzögerung um 900 die entsprechende zweite Komponente (UnX = lunl sin (#t + αn) bildet. Derartige Koordinatenwandler sind bereits bekannt.
• Diesem Koordinatenwandler 21 ist ein Vektoranalysator 22 nachgeschaltet, der an seinem Betragsausgang 23 den Betrag Uni des eingegebenen Spannungsvektors und an seinen Richtungsausgängen 24', 24§' mit dem Signalpaar cos ( Bt+ in), sin (#t + αn) ein die Richtung des Spannungsvektors im raumfesten o(,ß -Bezugssystem beschreibendes Winkelsignal liefert. Dieses Signalpaar stellt die orthogonalen Komponenten (Richtungskomponenten) eines in die Richtung des Spannungsvektors weisenden Einheitsvektors dar.
• Dem Meßwandler 9 für die Ausgangsspannung Uw des Wechselrichters bzw. Stellgliedes ist ebenfalls eine Transformationsschaltung, die aus einem Kocrdinatenwandler 31 und einem Vektoranalysator 32 aufgebaut ist, nachgeschaltet.
• Dort werden Betrag IUwlund Richtungskomponenten cos ( t iw) sin (t+a(w) des Ausgangsspannungsvektors Uw gebildet.
• Als Winkeldifferenzqlied ist ein Vektordreher 25 vorgesehen. Ein derartiger Vektordreher transformiert ein an seinem VektOrsignalbingang 26', 26'' eingegebenes Vektorsignal (d.h. ein Signalpaar, das in einem ersten Bezugssystem die orthogonalen Komponenten des vektors angibt) in ein transformiertes Vektorsignal (d.h. ein Signalpaar, das die orthogonalen Komponenten dieses Vektors in einem gegenüber dem ersten Bezugssystem um einen bestimmten Winkel gedrehten zweiten Koordinatensystem beschreibt).
• Der Transformationswinkel wird am Winkelsignaleingang 27', 27'' in Porm eines Signalpaares eingegeben, das die orthogonalen Komponenten eines Einheitsvektors beschreibt, dessen Richtung im ersten Bezugssystem durch den Transformationswinkel gegeben ist. In dem in Fig. 2 dargestellten Fall ist dem Vektorsignaleingang des Vektordrehers 25 das Ausgangssignal des Koordinatenwandlers 31, d.h. der Ausgangsspannungsvektor Uw, und dem Winkelsignaleingang die vom Vektoranalysator 22 ermittelten Richtungskomponenten des Netzspannungsvektors Un eingegeben. An seinem Ausgang 28', 28'' liegen daher die transformierten Komponenten IUwl cos (αw - Cn),lUwlsin (αw - α n) an.
• Dem Betragsausgang 23 des Vektoranalysators 22 ist ein Hochlaufgeber 29 nachgeschaltet, der aus dem Betrag |Un| des Netzspannungsvektors einen Sollwert JUw*j bildet.
• Dieser Sollwert ist zusammen mit dem vom Vektoranalysator 32 als Istwert berechneten Betrag luwl des Ausgangsspannungsvektors einem Betragsreqler 30 aufgeschaltet, dessen Ausgangsgröße über eine Begrenzerschaltung dem Amplitudenstelleingang 3 des Wechselrichters 2 zugeführt ist.
• Dem Frequenzeingang 4 ist über eine entsprechende Begrenzerschaltung das Ausgangssignal eines Phasenreglers 33 aufgeschaltet. Diesem Phasenregler ist der Sollwert Null für den Phasenwinkel zwischen Netzspannung und Wechselspannung, d.h. den Winkel zwischen den beiden Spannungsvektoren Un, Uw zugeführt. Der entsprechende Istwert kann am Ausgang des Vektordrehers 25 abgegriffen werden, da am Ausgang 28'' mit |Uw| lUwI sin sin (o(w - gn) eine Größe zur Verfügung steht, die für ( w -cLn)0 selbst gegen. Null geht. Da diese Größe jedoch auch für ( w - an)+180° gegen Null geht, existiert für diesen Wert ein labiles Gleichgewicht, aus dem die Regelung nur verhältnismäßig langsam herausläuft. Daher ist ein Adaptionsglied vorgesehen, das für einen Winkel nahe 1800 zwischen den Spannungsvektoren die Verstärkung im Istwertkanal des Phasenreglers 33 erhöht. Dieses Adaptionsglied kann z.B. so ausgebildet sein, daß der am Ausgang 28" abgegriffene Winkelistwert über einen Schalter 34 und einen Verstärker 35 dem Regler 33 zusätzlich aufgeschaltet wird, wobei der Schalter 34 nur geschlossen wird, wenn ein Grenzwertmelder 36 anzeigt, daß die an der Klemme 28' abgegriffene Größe IUwl. cos(d-«n) negativ ist.
• Die Schaltung bewirkt, daß bei geöffnetem Synchronisierschalter 14, d.h. solange keine Ausgangsströme fließen, der Wechselrichter mit dem Netz synchronisiert wird. Zur Verbesserung der Dynamik ist ferner vorgesehen, dem Ausgang des Phasenreglers eine ungefähr der Netz frequenz entsprechende Steuerspannung im Sinne einer Vorsteuerung mit einer Sollfrequenz f st auf zuschalten, wie an etnementsprechenden Summationspunkt dargestellt ist.
• Prinzipiell könnte das dem Vektordreher 25 einzugebende Vektorsignal anstelle am Ausgang des Koordinatenwandlers 31 auch am Ausgang des Vektoranalysators 32 abgegriffen werden, wobei das Ausgangssignal des Vektordrehers 25 unabhängig von der Amplitude der Ausgangs spannung Uw wäre.
• In Fig. 3 ist jedoch als Vektorsignal das Ausgangssignal des Koordinatenwandlers 21, der der Netzspannung zugeordnet ist, verwendet, während als Winkelsignal das Ausgangssignal des Vektoranalysators 32 in der der Ausgangsspannung zugeordneten Transformationsschaltung dient. Der Vektordreher 25 liefert dann ein Ausgangssignal IUnl sin (n - o(w), dessen Pegel proportional der Amplitude der Netzwechselspannung ist und somit bereits beim Anlaufen des Wechselrichters 2 in der durch die Netzwechselspannung gegebenen Höhe vorliegt. Dadurch kann auf die Verwendung eines Adaptionsgliedes vollstandig verzichtet werden, so daß in der Regelung keinerlei Umschaltungen erforderlich sind.
• Die bisher beschriebenen Anordnungen ermöglichen es hiermit, das Stellglied vor dem Schließen des Synchronisierschalters auf das Netz zu synchronisieren. Durch eine geeignete Ergänzung ist es möglich, dieselben Bausteine auch dazu zu verwenden, um nach Schließen des Synchronisierschalters einen synchronen Parallelbetrieb zu ermöglichen. Hierzu ermittelt eine weitere Transformationsschaltung aus Meßwerten des Ausgangsstromes des Stellgliedes die Blindstromkomponente und die Wirkstromkomponente. Dem Betragsregler ist zusätzlich die Ausgangsgröße eines von einem Blindstromsollwert und der ermittelten Blindstromkomponente beåufschlagten Blindstromreglers zugeführt. Dem Phasenregler ist zusätzlich die Ausgangsgröße eines von einem Wirkstromsollwert und der ermittelten Wirkstromkomponente beaufschlagten Wirkstromreglers zugeführt. Ferner sind Mittel vorgesehen, die den Blindstromregler und den Wirksçromregler außer Eingriff halten und erst in Eingriff bringen, wenn der Synchronisierschalter zwischen den Stellgliedausgang mit den daran angeschlossenen Transformationsschaltungen einerseits und dem Netz mit der daran angeschlossenen Transformationsschaltung andererseits geschlossen wird.
• Eine derartige, auf Fig. 3 aufbauende Vorrichtung ist in Fig. 4 dargestellt.
• Dabei ist dem Meßwandler 10 für den Ausgangsstrom Iw des Wechselrichters als Transformationsschaltung ein entsprechender Koordinatenwandler 41 nachgeschaltet, dessen Ausgangsgrößen |IW| fiw( cos (t+w+) und |Iw|sin(#t + αw + #) dem dem Vektorsignaleingang eines Vektordrehers 42 aßfgeschaltet ist. Dem Winkelsignaleingang dieses Vektordrehers 42 ist das Winkelsignal des Vektoranalysators 32, d.h. die Richtungskomponenten des Ausgangsspannungsvektors Uw aufgeschaltet. Dabei ist mit # der lastabhängige Winkel zwischen der Ausgangsspannung und dem Ausgangsstrom bezeichnet, der bei Synchronlauf des Wechsel richters mit dem Netz gleich dem Phasenwinkel zwischen Netzspannung und Ausgangsstrom ist, so daß anstelle der vom Vektoranalysator 32 gelieferten Richtungskomponenten ebenso die vom Vektoranalysator 22 ermittelten Richtung komponenten verwendet werden können. In jedem Fall liefert der Vektordreher ein Vektorsignal, das mit den beiden Komponenten |Iw| cos# und |Iw| sin# die Wirkstromkomponente und die Blindstromkomponente des Wechselrichter-Ausgangsstromes beschreibt.
• Die Blindstromkomponente |Iw| sint ist nun zusammen mit einem entsprechenden Blindstromsollwert ( |IWI sin# )* einem Blindstromregler 43 aufgeschaltet, dessen Ausgangsgröße der entsprechenden Regelvergleichsstelle am Eingang des Betragsreglers 30 als zusätzlicher Sollwert aufgeschaltet ist. Genauso ist auch für die Wirkstromkomponente !iw(. cos# und einen entsprechenden Wirkstromsollwert (|Iw| . cos #)* ein Wirkstromregler 44 vorgesehen, dessen Ausgangsgröße dem Regelvergleichsglied des Phasenreglers 33 zusätzlich aufgeschaltet ist.
• Mit den Schaltern 45 und 46 sind Maßnahmen angedeutet, durch die die beiden Regler 43, 44 zunächst außer Eingriff gehalten werden, solange der Synchronisierschalter 14 geöffnet ist. In diesem Zustand sind von der Vorrichtung nach Fig. 4 also nur die bereits in Fig. 3 dargestellten Elemente in Tätigkeit. Mit dem Schlieren des Synchronisierschalters 14 werden auch die Regler 43 und 44 in Eingriff gebracht, so daß der Wechselrichter entsprechend den Anforderungen des jeweiligen Anwendungsfalles dem Netz die durch die Sollwerte vorgegebenen Wirk-und Blindströme zur Verfügung stellt. Diese Regelung ersetzt bei Verwendung des Wechselrichters das synchron sierende Moment, das bei Verwendung einer Synchronmaschine durch die Syflchronmaschine selbst vorgegeben ist. Bei Verwendung einer Synchronmaschine dagegen ermöglicht die gleiche Anordnung die Steuerung des Blindstrom- und Wirkstromaustausches mit dem Netz.
• Sofern nicht die Wirkt und Blindströme selbst, sondern die Wirkleistung und die Gruhdschwingungsblindlestung geregelt werden sollen, so kann diese beschriebene Anordnung nunmehr gemäß Fig. 5 durch Multiplizierglieder 51 und 52 erweitert werden. Nunmehr werden aus der Wirkstromkomponente jIwj . cosg durch Multiplikation mit dem vom Vektoranalysator 22 gelieferten Netzspannungsbetrag die Wirkleistung P gebildet, die zusammen mit dem entsprechenden Wirkleistungssollwert P* dem jetzt als Wirkleistungsregler dienenden Regler 44 zugeführt wird. Ebenso liefert das Multiplikationsglied 51 aus der Blindstromkomponente jlwj sin4 und dem Betrag |um| den denBlindleistungsistwert Q, der zusammen mit einem entsprechenden Sollwert Q1* für die Grundschwingungsblindleistung dem jetzt als Blindleistungsregler wirkenden Regler 43 zugeführt ist.
• Ferner ist nach Fig. 5 vorgesehen, daß auch der Phasenregler 33 durch entsprechende Mittel 53 außer Eingriff gebracht werden kann. Dies ist dann vorteilhaft, wenn auch die Möglichkeit gegeben sein soll, mit dem Stellglied anstelle in ein Netz in einzelne Verbraucher einzuspeisen (Inselbetrieb). In diesem Fall braucht nicht auf eine bestimmte Spannung synchronisiert zu werden, vielmehr genügt es, eine bestimmte Frequenz fst und eine Sollamplitude IUol* für die Verbraucherspannung, d.h. also die Ausgangsspannung des Wechselrichters, vorzugeben. Die Amplitudenvorgabe kann z.B. dadurch geschehen, daß ein Schalter 54 am Eingang oder Ausgang des Hochlaufgebers 29 nunmehr anstelle des vom Vektoranalysator 22 gelieferten Netzspannungsbetrages JUn den Verbraucherspannungssollwert IUot auf den Sollwerteingang des Betragreglers 30 legt. Werden nunmehr noch die Regler 33 und 43 stillgesetzt, so sind letztlich für einen derartigen Inselbetrieb nur die in Fig. 6 gezeigten Elemente der Vorrichtung nach Fig. 5 in Tätigkeit.
• Da eine Phasenverschiebung der Wechselrichterausgangsgröße aus dem Integral einer vorübergehenden Frequenzänderung entsteht, ist es vorteilhaft, wenn der Phasenregler 33 im wesentlichen nur proportional wirkt. Für das Regelverhalten der gesamten Anordnung dagegen ist vorteilhaft, wenn die übrigen Regler einen wesentlichen integralen Anteil aufweisen. Neben diesen Reglern benötigt die erfindungsgemäße Vorrichtung lediglich noch Koordinatenwandler, Vektordreher und Vektoranalysatoren; dies sind jedoch Bausteine, die z.B. ohnehin für die feldorientierte Regelung von Drehfeldmaschinen gefertigt sind und zur Verfügung stehen.
• Damit ist es möglich, aus einfachen Bausteinen eine Vorrichtung zu schaffen, die ein einfaches universelles Regelkonzept sowohl für die synchrone Paralleleinspeisung in ein vorhandenes Versorgungsnetz wie auch die Einspeisung in ein Inselnetz ermöglicht.
• 11 Ansprüche 6 Piguren

Claims (11)

1. Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Paralleleinspeisung in ein Wechsel-oder Drehstromnetz (11) mittels eines Stellgliedes (2), dessen Ausgangsspannung (Uw) oder Ausgangsstrom (Iw) in Amplitude (U) und Frequenz (f) unabhängig gestellt werden kann, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Merkmale: a) Aus den Meßwerten der Ausgangsspannung (Uw) des Stellgliedes und der Netzspannung (Un) bestimmt je eine Transformationsschaltung (21, 22 bzw. 31, 32) Betrag (|Uw| bzw. |un|) und Richtung (cos (#t+αw), sin (Wt+w) bzw. cos (a)t+o(n), sin (#t+αn) des jeweiligen Spannungsvektors, b) der Betrag (|Uw|) des Ausgangsspannungsvektors ist zusammen mit einem aus dem Betrag des Netzspannungsvektors (|Un|) gebildeten Sollwert einem Betragsregler (30) aufgeschaltet, c) ein den Transformationsschaltungen nachgeschaltetes Winkeldifferenzglied (25) bildet eine dem Winkel (α n - αw) zwischen den Spannungsvektorenentsprechende Winkelgröße (lunIsin (ckw-oCn)), die zusammen mit dem Winkel-Sollwert Null einem Phasenregler (33) aufgeschaltet ist, und d) die Ausgangsgröße des Betragsreglers wird dem Amplitudenstelleingang (3) und die Ausgangsgröße des Phasenreglers dem Frequenzstelleingang (4) des Stellgliedes (2) aufgeschaltet (Fig. 2).
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß jede Transformationsschaltung einen Koordinatenwandler (21, zu 31), der die orthogonalen Komponenten des jeweiligen Spannungsvektors ermittelt, und einen Vektoranalysator (22, 32) enthält.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß als Winkeldifferenzglied ein Vektordreher (25) verwendet wird, dessen Winkelsignaleingang (27', 27") die von dem Vektoranalysator (22) der einen Transformationsschaltung ermittelten Richtungskomponenten (cos(#t+αn), sin (#t+αn)) und dessen Vektorsignaleingang (26', 26'') die vom Koordinatenwandler (l4) der anderen Transformationsschaltung ermittelten orthogonalen Komponenten oder die vom Vektoranalysator (32) der anderen Transformationsschaltung ermittelten Richtungskomponenten aufgeschaltet sind. (Fig. 2, Fig. 3)
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Sollwert für den Betragsregler aus einem vom Betrag des Netzspannungsvektors beaufschlagten Hochlaufgebers (29) gebildet ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Adaptionsglied (34, 35, 36) vorgesehen ist, das für Winkel nahe 1800 zwischen den Spannungsvektoren die Verstärkung im Istwertkanal des Phasenreglers (33) erhöht. (Fig. 2)
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Ausgang des Phasenreglers (33) eine der Netzfrequenz entsprechende Steuerspannung (fst) ) für die Sollfrequenz aufgeschaltet ist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine weitere Transformationsschaltung (41, 42) aus Meßwerten des Ausgangsstromes (Iw) des Stellgliedes die Blindstromkomponente ( |IW| sin # ) unddie Wirkstromkomponente(|Iw| cos #) ermittelt, daß dem Betragsregler (30) zusätzlich die Ausgangsgröße eines von einem BlindstYotsollwert ((|IW|sin # )*) und derermitteltenBlindstromkomponente beaufschlagten Blindstromreglers (43) zugeführt ist, daß dem Phasenregler (33) zusätzlich die Ausgangsgröße eines von einem Wirkstromsollwert ((|Iw|cos #)*) und der ermittelten Wirkstromkomponente beaufschlagten Wirkstromreglers (46) zugeführt ist, und daß Mittel (45, 46) vorgesehen sind, die den Blindstromregler und den Wirkstromregler außer Eingriff halten und erst in Eingriff bringen, wenn ein Synchronisierschalter (14) zwischen dem Stellgliedausgang mit den daran angeschlossenen Transformationsschaltungen einerseits und dem Netz und der daran angeschlossenen Transformationsschaltung andererseits geschlossen wird (Fig. 4).
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 2 und Anspruch 7, d a -d u r c h g e k e n h z e i c h n e t , daß die weitere Transformationsschaltung (41, 42) einen die orthogonalen Komponenten des Ausgangsstromes liefernden Koordinatenwandler (41) mit einem nachgeschalteten Vektordreher (42) enthalten, dessen Winkelsignaleingang von den vom Vektoranalysator (3z) einer der ersten Transformationsschaltungen gelieferten Richtungskomponenten beaufschlagt ist (Fig. 4).
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Wirkstromkomponente und die Blindstromkomponente mit dem Betrag (IUnl) des Netzspannungsvektors multipliziert und am Eingang des als Wirkleistungsreglers wirkenden Wirkstromreglers (44) zusammen mit einem Wirkleistungssollwert (P*) und am Eingang des als Blindleistungsreglers wirkenden Blindstromreglers (45) zusammen mit einem Blindleistungssollwert (Q1*) verglichen werden (Fig. 5).
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, g e -k e n n z e i c h n e t durch Mittel, die den Phasenregler bei einer Einspeisung in ein Inselnetz außer Eingriff bringen, wobei der Amplitudensollwert frei eingebbar ist.
11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, T d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Phasenregler ein P-Regler ist, während die anderen Regler einen I-Anteil aufweisen.